1、文献综述应用化学CUCL晶体的生长及表征一、选题背景1、离子液体的历史和现状离子液体（室温离子液体）（ROOMTEMPERATUREIONICLIQUIDS），是指在室温或接近常温时呈液态，由有机阳离子与无机或有机阴离子组成的盐。又称低温熔盐、室温熔盐。与固态物质相比较，它是液态的；与传统的液态物质相比较，它又是离子的1。第一个离子液体硝基乙胺于1914年被SUDGEN2报道出来，它是由乙胺的水溶液和浓硝酸中和得到。1948年，美国专利报道了三氯化铝和卤化乙基吡啶离子液体，主要应用于电镀领域，可称之为第一代室温离子液体3。1951年，HURLEY4等首次在离子液体中研究电化学沉积金属铝后，离子
2、液体在电化学中的研究就逐渐开展起来。1975年，美国空军研究院合成了N烷基吡啶氯铝酸盐离子液体，但是遇水就会反应，使其应用受限。1976年，美国COLORADO州大学的ROBERTOSTERYOUNG5在研究有机电化学时，利用ALCL3/NETPYBR作为电解液，发现这种室温离子液体是很好的电解液，它具有能和有机物混溶、不含质子、电化学窗口较宽等特点，使人们对室温离子液体产生了广泛的兴趣。到了90年代，一类以1，3二烷基咪唑氟硼酸盐和氟磷酸盐为代表的新型离子液体被成功合成，该类离子液体的合成拓宽了离子液体的物理化学性质范围，加深了人们对离子液体物理化学性质可设计性的认识，使离子液体的研究和应用
3、领域迅速扩展，而广泛应用于有机合成，分离分析，电化学以及功能材料等领域6。由于离子液体具有较低的熔点、良好的导电性、可以忽略的蒸汽压、不易燃烧、存在的亿万种可能种类以及属于绿色化学等优点。进入21世纪，离子液体受到化学家们广泛的重视。全世界范围内掀起一股研究离子液体的热潮北大西洋公约组织NATO召开了有关离子液体的会议7；欧盟制定了离子液体研究计划8；日本正在酝酿建立产学研联合研究体制9。在我国，中科院兰州化物所用离子液体催化合成三聚甲醛取得突破，中试阶段投料试车一次性成功，生产出合格的三聚甲醛产品10。2、电光晶体的历史和现状电光晶体（ELECTROOPTICALCRYSTAL），是指在外加
4、电场的作用下，折射率会发生改变的一类晶体。这种现象则称为电光效应。在电光晶体中，如果施加强电场，就会导致晶体的折射率变化，从而把光调制成载有信息的调制光，即外加电场电压的不同，透射光的强度不同，而这种光强度的变化就是某种信息的载体。电（论文题目）2光效应和电光晶体在工程技术和科学研究中有许多重要应用。如利用电光效应中的普克尔（POCKELS）效应和克尔（KERR）效应，可以制作电光调制器、电光开关、电光光偏转器等器件，在高速摄影、光速测量、光通信和激光测距等技术中获得了重要应用。随着激光技术、光电子技术的广泛应用和深入发展，特别是现代军事技术的发展，对电光器件的质量、多功能、快速等性能提出了更
5、高的要求，使得电光晶体的研发成为研究的一大热点11。电光晶体探索的目标是获得低插入损耗、高损伤阈值、高消光比、不潮解等性能的晶体。还要有好的物化性能和易生长的特点。目前已实用的电光晶体主要是一些高电光品质因子的晶体和晶体薄膜。如在可见波段，常用电光晶体有磷酸二氢钾（KDP）、磷酸二氢铵（ADP）、铌酸锂（LN）、钽酸锂（LT）等晶体。前两种晶体有高的光学质量和光损伤阈值，但其半波电压较高，而且要采用防潮解措施。后两种晶体有低的半波电压，物理化学性能稳定，但其光损伤阈值较低。在红外波段，主要是半导体晶体，如氯化亚铜（低温相）、砷化镓、碲化镉等晶体。其中砷化镓和碲化镉半导体晶体已达到实用12,13
6、。但它们的物化性能较差，晶体容易开裂，这些都妨碍了它们的应用。因此，在红外波段，新型红外电光材料有待进一步研究开发。二、CUCL晶体的概述随着激光技术、光电子技术的广泛应用和发展，电光器件的质量、多功能、快速等性能成为衡量电光晶体优质的标准，特别是现代军事技术的发展，对新颖红外电光晶体的研发与性能测试成为研究的一大热点。低温相CUCL电光晶体是人们发现较早的一种红外电光晶体，它是在温度低于360下的立方结构的P型半导体材料。它的空间群为F43M立方晶系14。透过波段达到205M，电光系数41为361010CM/V，是一种性能优异、有重要应用价值的红外波段电光晶体15。从60年代，人们就开展了对
7、CUCL晶体的生长和性能研究16。但由于CUCL难溶性和不稳定性，大尺寸高质量的CUCL晶体生长一直是一大难点。这也一直妨碍着CUCL晶体的应用和发展。根据相关文献的报道，生长CUCL晶体的方法主要有溶胶法17、提拉法18、坩埚下降法15、顶部籽晶法19、对流法20等。溶胶法是利用硅胶，降低溶液中离子的扩散速度，使CU、CL在溶胶凝胶中扩散生长。这种方法由于无法控制晶体的成核，得到的晶体尺寸较小、质量差。提拉法、坩埚下降法、顶部籽晶法、对流法都是采用碱金属氯化物为助溶剂，在较高的温度（200以上）下生长CUCL晶体。由于在高温溶液中CUCL的不稳定性，这类方法生长的晶体质量差，受助溶剂杂质影响
8、大。三、选题的意义和优势在研究CUCL晶体生长的过程中，由于电光CUCL晶体是低温相，只有在360以下才能稳定存在。另外，还发现在200以上，CUCL的溶液一般也不稳定。因此，要得到大尺寸、高光学质量的CUCL晶体应利用低温助溶剂或溶剂，在200以下，用溶液法来生长。这种生长方法的关键就是生长溶剂的宁波大学学院本科毕业设计（论文）3选择。过去，人们选用的溶剂一般只有分子型无机或有机溶剂，但CUCL在这些溶剂中要么溶解度很小，要么结晶差，要么不能稳定存在。很难生长得到大尺寸、高质量的单晶体。在充分调研和一定预研基础上，发现从20世纪80年代开始出现的一类全新的溶剂离子液体，有望成为一类非常好的C
9、UCL生长溶剂。离子液体是由特定的有机正离子和无机负离子组成的液态熔盐体系。具有非挥发性、低熔点（一般200以下）、宽液程、高稳定性、高溶解力等特性。并可通过选择适当的阴离子或微调阳离子的烷基链，改变离子液体的物化性质。在20世纪90年代末开始出现研究热潮，并逐渐与传统的技术领域交叉融合，展现出其特定的物化性质及特有的功能。在有机合成、催化反应、电化学、分离提纯等方面有了很好的应用21。作为一类新出现的溶剂，对它的应用研究还方兴未艾，还有很多待开发的研究领域。这也为晶体生长提供了一种新的选择方向。最后根据离子液体结构特性和CUCL的相关性质，选择了一些卤化烷基类离子液体为生长体系，研究CUCL
10、在其中生长结晶。卤化烷基类离子液体内部有很强的库仑力，并有卤素阴离子存在，容易和亚铜离子配位。这样使得它们有可能很好的溶解CUCL。最终，选择在卤化烷基类离子液体中生长CUCL晶体。参考文献1顾浩室温离子液体的性质和应用J精细与专用化学品，2005，137110122JMLIANG,YMA,YZHENGANDHTDAVIS,LANGMUIR,2001,17,64473邓友全离子液体性质、制备与应用M中国石化出版社，2006，7，94HURLEYF,WIERTELECTRODEPOSITIONOFMETALSFROMFUSEDQUATERNARYAMMONIUMSALTSJOURNALOFTHE
11、ELECTROCHEMICALSOCIETY,1951,98,2035HUDDLESTONJG，VISERA，REICHERTWMCHARACTERIZATIONANDCOMPARISONOFHYDROPHILICANDHYDROPHOBICROOMTEMPERATUREIONICLIQUIDINCORPORATINGTHEIMIDAZOLIUMCATIONJGREENCHEM，2001，31561646DENGY,SHIF,BENGJ,QIAOKIONICLIQUIDASAGREENCATALYTICREACTIONMEDIUMFORESTERIFICATIONSJOURNALOFMOLEC
12、ULARCATALYSISACHEMICAL,2001,165133367FREEMANTLEMIONICLIQUIDSSHOWPROMISEFORCLEANSEPARATIONTECHNOLOGYJCHEMENGNEWS，19983412138FREEMANTLEMBUFFEREDIONICLIQUIDBOOSTSCATALYSTACTIVITYJCHEMENGNEWS，1999，77911129MERRIGANTL，BATESED，DORMANSC,ETALNEWFLUOROUSIONICLIQUIDSFUNCTIONAS（论文题目）4SURFACTANTSINCONVENTIONALRO
13、OMTEMPERATUREIONICLIQUIDSCHEMCOMMUNCAMBRIDGE,2000,2020512O5211FBLOISI,LVICARI,LASERBEAMMANIPULATIONBYCOMPOSITEMATERIALELECTROOPTICDEVICES,OPTICSANDLASERSINENGINEERING,2003,393,38940812TBYOUNG,JKSUNG,HKSUN,CYJONG,LINEARELECTROOPTICCOECIENTOFAGAAS/AL04GA06ASPHASEMODULATOR,JOURNALOFTHEKOREANPHYSICALSOC
14、IETY,2004,455,1162116413EKJAMES,YAMNON,ELECTROOPTICCHARACTERISTICSOFCDTEAT339AND106,APPLIEDPHYSICSLETTERS,1969,151,262714SLEWONCZUK,JGGROSS,JRINGEISSEN,REALISTICBANDSTRUCTUREOFCUPROUSCHLORIDE,PHYSREVB,1983,27,1259127015JRIVERA,LAMURRAY,PAHOSS,GROWTHOFCOPRUSCHLORIDESINGLECRYSTALSFOROPTICALMODULATORS,
15、JOURNALOFCRYSTALGROWTH,1967,14,17117616TGOTO,TTAKAHASHI,MUETA,EXCITONLUMINESCENCEOFCUCL,CUBRANDCUISINGLECRYSTALS,JPHYSSCOJAPAN1968,24,31432717AFARMINGTON,JJOHNOCONNOR,THEGELGROWTHOFCLEARCUPROUSCHLORIDECRYSTALS,MATERIALSRESEARCHBULLETIN,1967,102,90791118WRWILCOX,RACORLEY,CZOCHRALSKIGROWTHOFCUCL,MATER
16、IALSRESEARCHBULLETIN,1967,52,57157919TINOUE,MKURIYAMA,HKOMATSU,GROWTHOFCUCLSINGLECRYSTALSBYTHETOPSEEDEDSOLUTIONGROWTHMETHOD,JOURNALOFCRYSTALGROWTH,1991,1122,53153820JKVAPIL,BPERNER,SOMEPROPERTIESANDORIENTATIONOFCUCLSINGLECRYSTALSGROWNBYTHETRAVELLINGHEATERMETHOD,JOURNALOFCRYSTALGROWTH,1971,28,16216421RDROGERS,KRSEDDONIONICLIQUIDSSOLVENTSOFTHEFUTURESCIENCE,2003,302,792793
